蒙皮效應(yīng)?揭秘輕鋼“輕”卻“力大無(wú)窮”的秘密

什么是蒙皮效應(yīng)

一般認(rèn)為的蒙皮效應(yīng)是指在建筑物的表面覆蓋材料（屋面板和墻板）利用本身的剛度和強(qiáng)度對(duì)建筑物整體剛度的加強(qiáng)作用。

它是在縱橫肋上蒙上金屬薄板而形成的帶肋薄殼結(jié)構(gòu)，蒙皮與肋共同工作，蒙皮自身在其平面內(nèi)具有很大的拉、壓和剪切強(qiáng)度，且由于有肋的作用，蒙皮不會(huì)失穩(wěn)。蒙皮結(jié)構(gòu)具有較大承載力及剛度，而自重卻很輕。

輕鋼結(jié)構(gòu)如何體現(xiàn)蒙皮效應(yīng)

蒙皮效應(yīng)的結(jié)構(gòu)概念來(lái)自于飛機(jī)和輪船行業(yè)，輕鋼結(jié)構(gòu)的蒙皮效應(yīng)是指把骨架用特定的結(jié)構(gòu)板（OSB板、硅酸鈣板等）蒙起來(lái)，形成一層蒙皮，所產(chǎn)生的力學(xué)效果叫蒙皮效應(yīng)。

從3個(gè)方面進(jìn)行蒙皮效應(yīng)的力學(xué)效果：

1、只有骨架的情況下

2、在骨架內(nèi)部加設(shè)斜撐的情況下

3、在有骨架和斜撐的情況下，采用OSB板進(jìn)行蒙皮

我們通過(guò)一個(gè)模型來(lái)直觀展示一下。

蒙皮效應(yīng)模型

蒙/皮/效/應(yīng)

蒙皮是指把骨架用特定的結(jié)構(gòu)板（OSB板、硅酸鈣板等）蒙起來(lái)，形成一層蒙皮，所產(chǎn)生的力學(xué)效果叫蒙皮效應(yīng)。

通過(guò)3個(gè)不同的實(shí)物模型對(duì)比，在同等條件下，不同的表現(xiàn)，體驗(yàn)蒙皮效應(yīng)的力學(xué)效果

1:只有骨架的情況下

2:在骨架內(nèi)部加設(shè)斜撐的情況下

3:在有骨架和斜撐的情況下，采用OSB板進(jìn)行蒙皮

輕鋼房屋利用蒙皮效應(yīng)，使得只有輕鋼龍骨的框架蒙上OSB板后，利用了力的水平傳遞，加大了整體的受力程度，讓房屋更加牢固穩(wěn)定。

蒙皮效應(yīng)的作用

1）在門式剛架中的屋面板用于抵抗山墻抗風(fēng)柱傳來(lái)的水平荷載，將其傳遞至檐口處，再通過(guò)墻面蒙皮效應(yīng)或支撐傳至基礎(chǔ)。

2）門式剛架中山墻面，利用墻板抗剪蒙皮作用后，可將山墻面框架設(shè)計(jì)成排架且不加柱間支撐(墻面開(kāi)洞面積過(guò)大則除外)。

3）在豎向重力作用下，屋面檁條會(huì)產(chǎn)生側(cè)彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，通過(guò)連接在檁條上的板，將消除此變位，面板蒙皮效應(yīng)將其剪力傳至檁條與屋面梁連接處，再通過(guò)檁條與屋面梁連接件傳至各個(gè)屋面梁上。

4）板平面內(nèi)有足夠剛度可對(duì)檁條上翼緣形成側(cè)向約束，減少了檁條的穩(wěn)定計(jì)算長(zhǎng)度，大大提高了檁條的穩(wěn)定承載能力。

5）屋面蒙皮使各個(gè)平面剛架連成整體空間結(jié)構(gòu)，減少剛架側(cè)移。當(dāng)檐口較高，由柱頂側(cè)移控制結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，可帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

蒙皮效應(yīng)在輕鋼房屋中的意義

蒙皮效應(yīng)使得各平面的剛架組合在一起，形成了具有空間剛度的和穩(wěn)定的建筑，可取代或部分取代屋蓋系統(tǒng)支撐間的縱向系桿，可減少屋面的橫向水平支撐，有很好的經(jīng)濟(jì)效益；將山墻框架設(shè)計(jì)成全部簡(jiǎn)支的小排架，且不設(shè)柱間支撐，對(duì)于邊墻，如果門窗開(kāi)洞數(shù)量多，使蒙皮效應(yīng)大大減弱。

此時(shí)，可全部由柱間支撐抵抗縱向水平荷載；可省去檁條上翼緣拉條系統(tǒng)的設(shè)置，帶來(lái)一定經(jīng)濟(jì)效益；在檐口較高、由剛架側(cè)移控制設(shè)計(jì)時(shí)，可減小剛架側(cè)移，從而減少用鋼量。

在垂直荷載作用下，坡頂門式剛架的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是屋脊向下、屋檐向外變形。屋面板將與支撐檁條一起以深梁的形式來(lái)抵抗這一變形趨勢(shì)。這時(shí)，屋面板承受剪力，起深梁的腹板的作用。而邊緣檁條承受軸力起深梁翼緣的作用。

對(duì)于坡頂門式剛架，抵抗豎向荷載作用的蒙皮效應(yīng)取決于屋面坡度，坡度越大蒙皮效應(yīng)越顯著；而抵抗水平荷載作用的蒙皮效應(yīng)則隨著坡度的減小而增加。